George Wells Beadle (22. lokakuuta 1903 - 9. kesäkuuta 1989) oli yhdysvaltalainen geneetikko.

Hän voitti fysiologian tai lääketieteen Nobel-palkinnon yhdessä Edward Tatumin kanssa; he jakoivat palkinnon Joshua Lederbergin kanssa, joka työskenteli Tatumin kanssa bakteerien genetiikan parissa.

Beadle ja Tatum löysivät geenien roolin solujen biokemiallisen synteesin säätelyssä.

Keskeiset kokeet ja menetelmät

Beadlen ja Tatumin kuuluisissa kokeissa käytettiin leipähome Neurospora crassa -sientä. He altistivat sienten itiöitä röntgensäteilylle aiheuttaakseen mutaatioita, ja kasvattivat mutanteista syntyneitä kantoja yksinkertaisella "minimaalimediumilla". Kun tietyt mutantit eivät pystyneet kasvamaan ilman erityisiä lisäravinteita, he saattoivat lisätä eri yhdisteitä ja siten määrittää, mikä aine korjasi kasvun puutteen. Tällä tavoin he erottelivat niin kutsutut auxotrofit, eli yksilöt jotka eivät pystyneet itse synnyttämään tiettyjä aminohappoja, vitamiineja tai muita tärkeitä yhdisteitä.

Useiden erilaisten täydentämis- ja paikkauskokeiden avulla Beadle ja Tatum osoittivat, että kukin havaittu kasvuhäiriö vastasi usein puutetta yhdessä tietyn aineenvaihduntareitin entsyymissä. Koska muutos oli periytyvä ja liittyi yksittäiseen geenimutaatioon, he päättelivät, että geenit määräävät kunkin entsyymin tuotannon.

"Yksi geeni, yksi entsyymi" — hypoteesi ja sen kehitys

Beadlen ja Tatumin työtä kuvataan yleisesti nimellä "yksi geeni, yksi entsyymi" -hypoteesi. Se ilmaisee ajatuksen, että yksittäinen geeni koodaa yhden entsyymin, joka katalysoi tietyn biokemiallisen reaktion. Tämä oli keskeinen askel yhdistettäessä perinnöllisyystutkimusta ja biokemiaa: se osoitti konkreettisen yhteyden geenien ja solun kemiallisten toimintojen välillä.

Tutkimuksen edetessä hypoteesia täsmennettiin — ei aina ole niin, että jokainen geeni koodaa kokonaisen entsyymin. Myöhemmät löydöt osoittivat mm. että:

  • entsyymit voivat koostua useista polypeptidiketjuista, jolloin yksi entsyymi koostuu usean geenin tuotteista,
  • monet geenit koodaavat ei-entsymaattisia proteiineja tai myös RNA-molekyylejä,
  • geenien ilmentyminen voi johtaa eri polypeptideihin vaihtoehtoisen spleisauksen kautta.

Tämän seurauksena perusajatus muotoiltiin myöhemmin usein termiksi "yksi geeni — yksi polypeptidi", ja moderni molekyylibiologia on täydentänyt ja laajentanut Beadlen ja Tatumin alkuperäistä näkemystä.

Vaikutus ja perintö

Beadlen ja Tatumin tutkimukset loivat pohjan biokemialliselle genetiikalle ja olivat merkittävä lähtökohta modernille molekyyligenetiikalle. Niiden perusteella syntyivät uudet menetelmät ja käsitteet, jotka mahdollistivat muun muassa geenien funktion systemaattisen selvittämisen, metabolisten reittien kartoittamisen ja myöhemmin geenimanipulaation kehityksen.

Beadle sai työstään laajaa kansainvälistä tunnustusta, ja heidän löydöksensä ovat edelleen opetuksen keskeisiä esimerkkejä siitä, miten perinnöllisyys ja solubiologia liittyvät toisiinsa. Vaikka "yksi geeni, yksi entsyymi" -muotoilu on sittemmin tarkentunut, sen filosofinen vaikutus — että geenit säätelevät solun kemiallista toimintaa — on kestänyt.